KR20190032563A - DOE defect monitoring using total internal reflection - Google Patents

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Abstract

광학 장치(20)는 적어도 하나의 광학 표면, DOE의 적어도 하나의 광학 표면에 평행하지 않은 측부 표면(34, 36), 및 그레이팅 상에 입사하는 제1 방사선을 수광하고 회절시키도록 적어도 하나의 광학 표면 상에 형성되는 그레이팅(30)을 갖는 회절 광학 소자(DOE, 26)를 포함한다. 장치는 추가로 적어도 하나의 이차 방사선원(radiation source)(38)을 포함하며, 이는 제2 방사선이 측부 표면 상에 충돌하도록 인도하여, 제2 방사선의 적어도 일부가 그레이팅으로부터 내부적으로 회절하는 동안 DOE 내에 전파되도록 하고 측부 표면을 통해 빠져나가게 하도록 구성된다. 장치는 또한 측부 표면을 통해 빠져나간 제2 방사선을 수광 및 제2 방사선의 세기를 감지하도록 위치설정된 적어도 하나의 방사선 검출기(40)를 포함한다.The optical device 20 includes at least one optical surface, side surfaces 34 and 36 that are not parallel to at least one optical surface of the DOE, and at least one optical surface 34, 36 for receiving and diffracting the first radiation incident on the grating. And a diffractive optical element (DOE) 26 having a grating 30 formed on the surface thereof. The apparatus further comprises at least one secondary radiation source 38 which guides the second radiation to impinge on the side surface such that at least a portion of the second radiation is diffracted internally from the grating, Propagate and exit through the side surface. The apparatus also includes at least one radiation detector (40) positioned to receive a second radiation exiting through the side surface and to sense the intensity of the second radiation.

Description

내부 전반사를 이용한 DOE 결함 모니터링DOE defect monitoring using total internal reflection

본 발명은 일반적으로 회절 광학체에 관한 것으로, 구체적으로 회절 광학 소자(DOE)의 결함에 대한 모니터링에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a diffractive optical element, and more particularly, to monitoring of a defect in a diffractive optical element (DOE).

회절 광학체는 매우 다양한 응용에 사용된다. 일부 응용들에서, 광학 3차원(3D) 맵핑, 영역 조명, 및 LCD 백라이팅과 같은 목적을 위해 회절 광학 소자(DOE)가 바람직한 투사 패턴을 생성하는 데 사용된다. DOE 계열 프로젝터 설계는, 개시내용이 본 명세서에 참조로서 포함되는, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2009/0185274호에 기재되어 있다.Diffraction optics are used in a wide variety of applications. In some applications, a diffractive optical element (DOE) is used to generate the desired projection pattern for purposes such as optical three-dimensional (3D) mapping, area illumination, and LCD backlighting. DOE-series projector designs are described, for example, in United States Patent Application Publication No. 2009/0185274, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

DOE의 "효율"은 입사 빔의 에너지에 관하여 DOE가 회절하는 입력 에너지의 양의 척도이다. 이 효율은 제조 공차로 인해 생산 시 달라질 수 있다. 이것은 또한 다양한 이유로 DOE의 수명 및 동작 동안 변할 수 있다. 예를 들어, 습도 및 기타 증기가 DOE 표면 상에 응축되어 그것의 효율을 떨어뜨리거나, 또는 오작동 또는 오용으로 인한 과열은 DOE를 변형시키고, 그것의 효율을 변화시킬 수 있다. 그러한 효율의 변화는 투사 광학체에 의해 회절되지 않아서 계속해서 DOE를 통해 투사 부피에 직전하는 0차 회절의 세기의 바람직하지 않은 증가를 야기할 수 있다.The "efficiency" of the DOE is a measure of the amount of input energy that the DOE diffracts about the energy of the incident beam. This efficiency can vary in production due to manufacturing tolerances. This can also vary during the life and operation of the DOE for various reasons. For example, humidity and other vapors can condense on the DOE surface to reduce its efficiency, or overheating due to malfunction or misuse can modify the DOE and change its efficiency. Such a change in efficiency is not diffracted by the projection optics and can cause an undesirable increase in the intensity of the zeroth order diffracted through the DOE immediately preceding the projected volume.

개시내용이 본 명세서에 참조로서 포함된 미국 특허 제8,492,696호는, 일체형 광학 검출기의 형태의, 빌트인 빔 모니터를 구비한 DOE 기반 프로젝터를 기술한다. 검출기 신호는 DOE 효율을 평가하고, 신호가 소정 범위 밖에 있는 경우 프로젝터의 동작을 제지하기 위하여 제어기에 의해 지속적으로 또는 간헐적으로 모니터링될 수 있다.U.S. Patent No. 8,492,696, the disclosure of which is incorporated herein by reference, describes a DOE-based projector with a built-in beam monitor, in the form of an integrated optical detector. The detector signal may be continuously or intermittently monitored by the controller to assess the DOE efficiency and to restrain the operation of the projector if the signal is outside a predetermined range.

본 발명의 실시예들은 DOE의 성능을 모니터링하기 위한 개선된 방법 및 디바이스를 제공한다.Embodiments of the present invention provide an improved method and device for monitoring the performance of a DOE.

따라서, 본 발명의 실시예에 따라, 적어도 하나의 광학 표면, DOE의 적어도 하나의 광학 표면에 평행하지 않은 측부 표면, 및 적어도 하나의 광학 표면 상에 형성되어 그레이팅에 입사하는 제1 방사선을 수신하고 회절시키도록 그레이팅을 갖는 회절 광학 소자(DOE)를 포함하는 광학 장치가 제공된다. 장치는 추가로 적어도 하나의 이차 방사선원(radiation source)을 포함하며, 이는 제2 방사선이 측부 표면 상의 제1 위치 상에 충돌하도록 인도하여, 제2 방사선의 적어도 일부가 그레이팅으로부터 내부적으로 회절하는 동안 DOE 내에 전파되도록 하고 측부 표면 상의 적어도 하나의 제2 위치를 통해 빠져나가게 하도록 구성된다. 장치는 또한 적어도 하나의 방사선 검출기를 포함하며, 이는 적어도 하나의 제2 위치에 근접하게 위치설정되어 측부 표면을 통해 빠져나간 제2 방사선의 수광 및 세기를 감지하도록 한다.Thus, in accordance with an embodiment of the present invention, there is provided a lithographic apparatus comprising: at least one optical surface; a side surface that is not parallel to at least one optical surface of the DOE; and a first radiation incident upon the grating formed on the at least one optical surface There is provided an optical device including a diffractive optical element (DOE) having a grating for diffraction. The apparatus further includes at least one secondary radiation source that directs the second radiation to impinge on the first location on the side surface such that at least a portion of the second radiation diffracts internally from the grating while the DOE And exit through at least one second location on the side surface. The apparatus also includes at least one radiation detector, which is positioned proximate to the at least one second position to sense the received and intensity of the second radiation exiting through the side surface.

개시된 실시예에서, 측부 표면은 DOE의 적어도 하나의 광학 표면에 수직이다.In the disclosed embodiment, the side surfaces are perpendicular to at least one optical surface of the DOE.

일부 실시예들에서, 적어도 하나의 방사선 검출기는 DOE의 측부 표면과 접촉하는 전방 표면을 포함한다.In some embodiments, the at least one radiation detector includes a front surface in contact with a side surface of the DOE.

추가적인 실시예들에서, 장치는 제어기를 포함하며, 이는 적어도 하나의 방사선 검출기로부터 측부 표면을 빠져나간 제2 방사선의 세기를 나타내는 적어도 하나의 신호를 수신하고, 적어도 하나의 신호에 응답하여 DOE의 성능을 모니터링하도록 구성된다.In further embodiments, the apparatus includes a controller, which receives at least one signal indicative of the intensity of the second radiation exiting the side surface from the at least one radiation detector, and responsive to the at least one signal, Lt; / RTI >

일부 실시예들에서, 적어도 하나의 방사선 검출기는 적어도 제1 방사선 검출기 및 제2 방사선 검출기를 포함하고, 제어기는 제1 방사선 검출기 및 제2 방사선 검출기로부터 각각 제1 신호 및 제2 신호를 수신하도록 결합되고, 제1 신호와 제2 신호 사이 사이의 차이에 응답하여 성능을 모니터링하도록 구성된다.In some embodiments, at least one radiation detector comprises at least a first radiation detector and a second radiation detector, and the controller is coupled to receive a first signal and a second signal from the first radiation detector and the second radiation detector, respectively, And is configured to monitor performance in response to a difference between the first signal and the second signal.

다른 실시예들에서, 장치는 제1 방사선을 DOE의 적어도 하나의 광학 표면을 향해 인도하도록 구성되는 일차 방사선원을 포함하며, 제어기는 모니터링되는 성능에 응답하여 일차 방사선원의 동작을 제어하도록 결합된다.In other embodiments, the apparatus includes a primary radiation source configured to direct the first radiation toward at least one optical surface of the DOE, and the controller is coupled to control the operation of the primary radiation source in response to the monitored performance.

추가적인 실시예들에서, 제어기는 적어도 하나의 신호가 사전정의된 범위 밖에 있을 때 일차 방사선원의 동작을 제지하도록 구성된다.In further embodiments, the controller is configured to inhibit operation of the primary radiation source when the at least one signal is outside a predefined range.

더 추가적인 실시예들에서, 그레이팅은 제1 방사선을 다중 차수의 회절로 인도하도록 구성되고, 적어도 하나의 신호의 변화는 0차(zero order)의 회절의 세기의 증가를 나타낸다. 제어기는 변화가 사전정의된 임계치를 초과할 때 일차 방사선원의 동작을 제지하도록 구성된다.In further further embodiments, the grating is configured to direct the first radiation into a multi-order diffraction, and the change in the at least one signal represents an increase in intensity of a zero order diffraction. The controller is configured to inhibit operation of the primary radiation source when the variation exceeds a predefined threshold.

일부 실시예들에서, 일차 방사선원 및 적어도 하나의 이차 방사선원은 각각 제1 및 제2 방사선을 상이한, 각자의 파장에서 방출하도록 구성된다.In some embodiments, the primary radiation source and the at least one secondary radiation source are each configured to emit the first and second radiation at different, respective wavelengths.

본 발명의 실시예에 따라, 그레이팅이 형성된 적어도 하나의 광학 표면 및 적어도 하나의 광학 표면에 평행하지 않은 측부 표면을 가지며, 그레이팅 상에 입사되는 제1 방사선을 수신 및 회절하기 위한 회절 광학 소자(DOE)를 위치설정하는 단계를 포함하는, 광학적 방법이 또한 제공된다. 제2 방사선은 측부 표면 상의 제1 위치 상에 충돌하도록 인도되어, 제2 방사선의 적어도 일부가 그레이팅으로부터 내부적으로 회절하는 동안 DOE 내에 전파되도록 하고 측부 표면 상의 적어도 하나의 제2 위치를 통해 빠져나가게 하도록 구성된다. 측부 표면을 빠져나간 제2 방사선의 세기가 수신되고 감지된다. 일 실시예에서, DOE의 성능은 측부 표면을 빠져나간 제2 방사선의 세기를 나타내는 적어도 하나의 신호에 응답하여 모니터링된다.According to an embodiment of the present invention there is provided a diffractive optical element (DOE) having at least one optical surface with a grating formed thereon and a side surface that is not parallel to at least one optical surface, and for receiving and diffracting a first radiation incident on the grating, Wherein the step of positioning the optical element comprises positioning the optical element. The second radiation is directed to impinge on a first location on the side surface such that at least a portion of the second radiation propagates within the DOE while diffracting internally from the grating and out through at least one second location on the side surface . The intensity of the second radiation exiting the side surface is received and sensed. In one embodiment, the performance of the DOE is monitored in response to at least one signal indicative of the intensity of the second radiation exiting the side surface.

본 발명은 다음의 도면들과 함께 취해진 본 발명의 실시예들의 아래의 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해될 것이다.The invention will be more fully understood from the following detailed description of embodiments of the invention taken in conjunction with the following drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 빔 모니터를 구비한 광학 프로젝터의 개략적 측면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 추가적인 실시예들에 따른, 빔 모니터를 구비한 DOE의 개략적 평면도이다.Figures 1 and 2 are schematic side views of an optical projector with a beam monitor, in accordance with an embodiment of the present invention.
3-5 are schematic plan views of a DOE with a beam monitor, in accordance with further embodiments of the present invention.

회절 광학 소자들(DOE)에 기초한 광학 프로젝터는, 위에 언급된 US2009/0185274에서 기재된 바와 같이, 때때로 실질적인 0차 방사선을 통과시키며: 프로젝터의 입력 빔의 일부분(0차 회절)은 투사 광학체에 의해 회절되지 않을 수 있고 따라서 투사 부피까지 이어질 수 있다. 0차 세기의 증가에 수반되는 DOE의 효율의 변화는 시스템 성능을 위태롭게 할 수 있고, 다양한 다른 바람직하지 않은 결과들을 가질 수 있다.An optical projector based on diffractive optical elements (DOE) passes through substantially zero order radiation from time to time as described in US2009 / 0185274 mentioned above: a portion of the input beam of the projector (0th order diffraction) It may not be diffracted and thus may lead to the projection volume. A change in the efficiency of the DOE with increasing zeroth power can jeopardize system performance and can have various other undesirable consequences.

임의의 DOE는 적어도 진입 표면 및 탈출 표면을 포함하는 다수의 광학 표면을 포함한다. DOE의 회절 효과는 이러한 광학 표면들(이는 진입 표면, 탈출 표면, 또는 DOE 내의 내부 표면일 수 있음) 중 하나의 광학 표면 상의 그레이팅에 의해, 또는 다수의 광학 표면 상의 다수의 그레이팅에 의해 제공된다. 그러한 그레이팅들은 DOE가 생성할 회절 패턴에 따라, 임의의 적합한 형상 및 형태를 가질 수 있다. 그레이팅들은, 일차 방사선원에 의해 방출되어, 진입 표면을 통해 DOE에 진입하는 제1 방사선을 수신하고, 제1 방사선을 탈출 표면을 통해 DOE를 빠져나가는 다중 회절 차수들을 포함하는 사전정의된 패턴으로 회절한다.Any DOE includes a plurality of optical surfaces including at least an entry surface and an exit surface. The diffraction effect of the DOE is provided by grating on one of the optical surfaces (which can be an entry surface, an exit surface, or an inner surface in the DOE), or by multiple gratings on multiple optical surfaces. Such gratings may have any suitable shape and shape depending on the diffraction pattern to be generated by the DOE. The gratings are emitted by a primary radiation source to receive first radiation entering the DOE through the entry surface and diffract the first radiation into a predefined pattern that includes multiple diffraction orders exiting the DOE through the exit surface .

DOE의 그레이팅들의 각각의 회절 효율은 예를 들어, 기계적 변형(스크래치, 패인 자국, 국부적인 그레이팅 삭제)과 같은 국부적인 결함, 오염, 또는 응축에 의해 영향을 받을 수 있다. 이러한 회절 효율의 변화는 DOE에 의해 전달되는 0차 방사선의 양의 증가를 야기하거나 또는 기여할 수 있고, DOE의 회절된 차수들의 굴절력의 다른 변화를 야기할 수 있다. DOE에 기초한 광학 프로젝터의 적절한 동작을 보장하기 위하여, DOE의 그레이팅의 성능의 실시간 모니터링이 매우 바람직하다.The diffraction efficiency of each of the DOE's gratings may be affected by local defects such as mechanical deformation (scratches, depressions, localized gratings), contamination, or condensation. This change in diffraction efficiency can cause or contribute to an increase in the amount of zero order radiation delivered by the DOE and can cause other changes in the refractive power of the DOE's diffracted orders. In order to ensure proper operation of the optical projector based on the DOE, real-time monitoring of the performance of the grating of the DOE is highly desirable.

본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예들은, 전체 DOE 조립체의 크기 및 비용에 최소한의 영향만을 주면서 구현될 수 있는 최소한의 추가적인 하드웨어만을 이용하여, DOE의 성능의 철저한, 실시간 모니터링을 가능하게 한다. 또한, 이 실시예들은 DOE가 포함되는 광학 프로젝터의 기능을 방해하지 않으면서 모니터링이 일어나게 한다. 다음의 설명에서, 그러한 프로젝터 내의 일차 방사선원은 소정 파장의 제1 방사선을 DOE의 광학 표면들을 통해 인도하여, 그레이팅에 의해 회절되도록 한다는 것이 가정된다.Embodiments of the invention described herein enable thorough, real-time monitoring of the performance of the DOE using only minimal additional hardware that can be implemented with minimal impact on the size and cost of the entire DOE assembly. In addition, these embodiments allow monitoring to occur without interfering with the function of the optical projector including the DOE. In the following description it is assumed that the primary radiation source in such a projector is to direct the first radiation of a predetermined wavelength through the optical surfaces of the DOE to be diffracted by grating.

개시된 실시예들에서, LED(발광 다이오드) 또는 레이저와 같은 이차 방사선원이 제2 방사선을 DOE 안으로 보낼 수 있도록 DOE의 측부 표면 상의 제1 위치에 근접하게 위치설정된다. (본 명세서 및 청구범위의 용어 "측부 표면"은 광학 표면들에 평행하지 않고 의도된 회절 패턴의 경로 밖에 있는 DOE의 표면을 지칭한다. 측부 표면은 DOE의 형상에 따라, 하나 또는 다수의 세그먼트들을 포함할 수 있음.) 하나 이상의 방사선 검출기들은 측부 표면 상의 제2 위치, 예를 들어 제1 위치에 반대편의 위치에 근접하게 위치설정되어, DOE 내에 전파된 제2 방사선을 수신 및 감지하도록 한다.In the disclosed embodiments, a secondary radiation source, such as an LED (light emitting diode) or laser, is positioned proximate a first location on the side surface of the DOE so as to direct the second radiation into the DOE. (The term " side surface "in this specification and claims refers to the surface of the DOE that is not parallel to the optical surfaces and that is outside the path of the intended diffraction pattern.) The side surface may include one or more segments The one or more radiation detectors are positioned proximate to a second location on the side surface, e.g., the first location, to receive and detect the second radiation propagated within the DOE.

DOE에 진입한 제2 방사선은 전형적으로 연속적 또는 이산적 각도의 스펙트럼과 같은 다수의 광선들(또는 전파의 방향들)을 포함한다. 이 제2 방사선은 이 제2 방사선이 측부 표면 상의 제1 위치를 통해 DOE에 진입한 지점으로부터의 내부 전반사 및 회절의 조합으로서 측부 표면 상의 제2 위치에 도달하여 DOE를 빠져나갈 때까지 DOE 내에서 전파될 것이다. 제2 방사선의 전파를 위하여, DOE는 슬래브 도파관(slab waveguide)의 기능을 한다. DOE에 대한 이차 방사선원의 거리 및 결합은 내부 전반사로의 결합 효율을 최적화하는 것뿐만 아니라, 그레이팅의 조명의 균일도를 최적화하는 데 사용될 수 있다. 광원 거리 및 결합은 또한 내부 전반사를 이용하여 계속해서 전파되는 광선들에 대하여 높은 내부 회절 효율을 달성하고, 내부 전반사를 위한 조건을 충족시키지 않는, 즉, DOE로부터 "누설"될 수 있는 광선들에 대하여 낮은 내부 회절 효율을 달성하는 데 사용될 수 있다.The second radiation entering the DOE typically includes a plurality of rays (or directions of propagation), such as a spectrum of continuous or discrete angles. This second radiation passes through the DOE until it reaches a second position on the side surface as a combination of internal total reflection and diffraction from the point at which this second radiation enters the DOE through the first position on the side surface and exits the DOE It will spread. For propagation of the second radiation, the DOE functions as a slab waveguide. The distance and coupling of the secondary radiation source to the DOE can be used to optimize the uniformity of the illumination of the grating as well as optimize the coupling efficiency to the internal total. Light source distances and coupling also achieve high internal diffraction efficiencies for successively propagating rays using total internal reflection, and do not satisfy conditions for total internal reflection, i.e., light rays that can "leak" Can be used to achieve a low internal diffraction efficiency.

DOE 내의 그것의 전파 동안, 제2 방사선은 DOE의 완전성을 실시간으로 탐색하는데, 제2 방사선의 광선들의 조성은 DOE의 광학 표면들 상의 임의의 결함들에 의해 영향을 받기 때문이다. 결함들의 이러한 영향은 자체적으로 제2 방사선이 방사선 검출기들 상에 충돌할 때 전체 전력의 변화로서 그리고 방사 조도의 공간 분포로서 나타난다.During its propagation in the DOE, the second radiation searches in real time for the completeness of the DOE, since the composition of the rays of the second radiation is affected by any defects on the optical surfaces of the DOE. This effect of defects itself manifests itself as a change in total power when the second radiation impinges on the radiation detectors and as a spatial distribution of the irradiance.

제2 방사선의 단일 검출기가 충분할 수 있어도, 여러 대의 검출기를 사용함으로써 DOE를 빠져나가는 방사 조도의 공간 분포의 변화를 감지할 수 있다. 그것은 또한 검출기들의 쌍들 간의 상이한 측정을 가능하게 하여, 이차 방사선원의 전력 레벨의 변동의 효과뿐만 아니라 이차 방사선원과 방사선 검출기들의 광학적 정렬의 사소한 변화의 영향들을 감소시킨다.Even though a single detector of the second radiation may be sufficient, the use of multiple detectors can detect a change in the spatial distribution of the irradiance leaving the DOE. It also enables different measurements between pairs of detectors, reducing the effects of variations in the power level of the secondary radiation source as well as the effects of minor variations in the optical alignment of the secondary radiation source and radiation detectors.

방사선 검출기들뿐만 아니라 이차 방사선원의 직경은 전형적으로 DOE의 두께보다 작고; 일부 실시예들에서 이러한 컴포넌트들은 간결하고 튼튼한 조립체를 위하여 그리고 DOE 안으로 우수한 광학적 결합을 위하여 DOE의 측부 표면 상에 접합된다.The diameter of the secondary radiation source as well as the radiation detectors is typically less than the thickness of the DOE; In some embodiments, these components are bonded onto the side surfaces of the DOE for a compact and robust assembly and for good optical coupling into the DOE.

일부 실시예들에서, 이차 방사선원의 스펙트럼은 제1 방사선의 스펙트럼과 상이하게 선택되는데, 즉, 일차 방사선원은 제1 투과 스펙트럼을 갖는 반면, 이차 방사선원은 제1 투과 스펙트럼과 상이한 제2 투과 스펙트럼을 갖는다. 광학 프로젝터로부터 제1 방사선을 수광하는 검출기들 및 DOE 성능을 모니터링하는 방사선 검출기들에 대한 적절한 스펙트럼 필터링이 제1 방사선과 제2 방사선 간의 크로스토크를 감소시켜, DOE 모니터와 광학 프로젝터 사이의 간섭을 방지하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 투과 스펙트럼 및 제2 투과 스펙트럼은 중첩되지 않도록 선택되며, DOE 성능을 모니터링하는 방사선 검출기 상에 입사하는 방사선은 제1 투과 스펙트럼을 걸러내고 제2 투과 스펙트럼의 적어도 일부분을 통과하게 하는 필터에 의해 필터링된다. 이러한 스펙트럼 배열은 동시 시험 및 패턴 투사에 특히 유용하다.In some embodiments, the spectrum of the secondary radiation source is selected differently than the spectrum of the first radiation, i.e., the primary radiation source has a first transmission spectrum, while the secondary radiation source has a second transmission spectrum different from the first transmission spectrum . Appropriate spectral filtering of the detectors that receive the first radiation from the optical projector and the radiation detectors that monitor the DOE performance reduces crosstalk between the first and second radiation to prevent interference between the DOE monitor and the optical projector Can be used. In some embodiments, the first transmission spectrum and the second transmission spectrum are selected such that they do not overlap, and the radiation incident on the radiation detector monitoring DOE performance filters out the first transmission spectrum and passes at least a portion of the second transmission spectrum By a filter that causes the This spectral arrangement is particularly useful for simultaneous testing and pattern projection.

추가적으로 또는 대안적으로, 본 실시예들은 다른 접근법들과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 검출기들은 이차 광원이 켜져 있지 않을 때 일차 광원으로부터의 DOE 내의 자연 내부 전반사를 측정하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 제1 투과 스펙트럼 및 제2 투과 스펙트럼이 상이하면, 하나 이상의 검출기들은 이차 광원을 모니터링할 수 있고, 그 동안 하나 이상의 다른 검출기들은 일차 광원으로부터의 내부 전반사를 모니터링한다.Additionally or alternatively, these embodiments may be used in combination with other approaches. For example, detectors can be used to measure the natural internal total internal DOE within the DOE from the primary light source when the secondary light source is not turned on. Alternatively, if the first transmission spectrum and the second transmission spectrum are different, one or more detectors may monitor the secondary light source while one or more other detectors monitor the total internal reflection from the primary light source.

일차 방사선원에 독립적인 이차 방사선원을 이용함으로써, 일차 방사선원을 켜지 않아도 DOE를 모니터링할 수 있는 추가적인 이득이 있다. 따라서, DOE는 전형적으로 이차 방사선원보다 더 높은 전력의 일차 방사선원과 연관된 전력 소비 없이 모니터링될 수 있다. 또한, 유해 사건(예컨대, 광학 프로젝터를 떨어뜨림)에 의해 DOE에 가해진 손상의 의심이 있는 경우에, DOE의 상태가 일차 방사선원을 켜지 않고 검증될 수 있다.By using a secondary radiation source that is independent of the primary radiation source, there is an additional benefit of monitoring the DOE without turning on the primary radiation source. Thus, a DOE can typically be monitored without power consumption associated with a primary source of higher power than a secondary source. Also, in the event of a suspected damage to the DOE due to a hazardous event (eg, dropping the optical projector), the state of the DOE can be verified without turning on the primary source.

일부 실시예들에서, 제어기가 DOE의 그레이팅의 회절 효율의 변화를 나타내는 신호들을 방사선 검출기들로부터 수신하고, 그에 따라 DOE의 성능을 모니터링할 수 있다. 이 신호들에 기초하여, 제어기는 일차 방사선원의 동작을 제어할 수 있고 신호들이 사전정의된 범위 밖에 있을 때 일차 방사선원의 동작을 제한할 수 있다.In some embodiments, the controller can receive signals from radiation detectors indicative of a change in the diffraction efficiency of the grating of the DOE, and thereby monitor the performance of the DOE. Based on these signals, the controller can control the operation of the primary radiation source and limit the operation of the primary radiation source when the signals are outside the predefined range.

예를 들어, 그레이팅 프로파일의 부분 삭제로 인해 "평활해진" 그레이팅을 고려해본다. 더 낮은 프로파일을 구비한 그레이팅은 전형적으로 더 낮은 회절 효율을 가지므로, 제1 방사선의 회절을 감소시키고, 따라서 0차의 세기를 증가시킨다. 같은 이유에서, 제2 방사선에 의해 경험되는 내부 회절 손실은 감소되는, 즉, 제2 방사선은 결함 영역 근처에서 감소된 회절을 경험하고 0차/내부 전반사 세기를 증가시킨다. 결과적으로, 탐색 신호의 세기가 증가된다. 이러한 경우에, 제어기는 제2 방사선의 내부 회절 손실의 감소를 제1 방사선의 0차의 세기의 증가 가능성으로 해석할 수도 있다. 제어기는 이제 전형적으로 신호가 소정 임계치보다 많이 변화하면, 가능한 단순히 방사선원을 끔으로써 방사선원의 동작을 제한할 수도 있다.For example, consider a "smoothed" grating due to the partial deletion of the grating profile. A grating with a lower profile typically has a lower diffraction efficiency, thus reducing the diffraction of the first radiation and thus increasing the intensity of the zeroth order. For the same reason, the internal diffraction loss experienced by the second radiation is reduced, i.e., the second radiation experiences a reduced diffraction near the defective area and increases the zeroth / total internal total intensity. As a result, the intensity of the search signal is increased. In this case, the controller may interpret the decrease in the internal diffraction loss of the second radiation as an increase in the intensity of the zeroth order of the first radiation. The controller may now typically limit the operation of the source by simply turning off the source, if the signal changes more than a predetermined threshold.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른, DOE 모니터를 구비한 광학 프로젝터(20)의 개략적 측면도이다. 일차 방사선원(22)은 DOE(26)를 향해 제1 방사선의 빔(24)을 방출한다. 전형적으로, 방사선은 가시광선, 적외선 또는 자외선 범위(일반적으로 "광"으로 지칭되는 스펙트럼 영역) 내의 코히어런트 광학 방사선이다. 일차 방사선원(22)은 레이저 다이오드, 예를 들어, 또는 레이저 다이오드들의 어레이, VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser) 어레이를 포함할 수 있다.1 is a schematic side view of an optical projector 20 having a DOE monitor according to an embodiment of the present invention. The primary radiation source 22 emits a first beam of radiation 24 toward the DOE 26. Typically, the radiation is coherent optical radiation in the visible, infrared or ultraviolet range (the spectral region generally referred to as "light"). The primary radiation source 22 may comprise a laser diode, for example, or an array of laser diodes, a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) array.

DOE(26)는 투명 기판(28), 예컨대, 유리 또는 적합한 플라스틱, 예를 들어 폴리카보네이트를 포함하여, 그레이팅(30)이 그것의 광학 표면들 상에 형성된다. 도시된 예에서, 그레이팅(30)은 방사선원(22)으로부터 멀리, DOE(26)의 탈출 표면 상에 형성되고, 빔(24)은 진입 표면(32)을 통해 DOE(26)에 진입한다. DOE(26)는 추가로 측부 표면 세그먼트들(34, 36)을 포함하는 측부 표면을 포함한다. (다른 측부 표면 세그먼트들은 이 도면에서 도시되지 않는다. 다수의 측부 표면 세그먼트들은 함께 DOE(26)의 측부 표면을 구성하지만, 예를 들어, 원형 DOE는 단 하나의 세그먼트를 포함하는 측부 표면을 갖게 될 것이다.) 도 1의 도시에서, DOE(26)의 치수(폭 및 높이), 뿐만 아니라 그레이팅(30)의 주기 및 진폭은 동일한 스케일이 아니다.DOE 26 includes a transparent substrate 28, e.g., glass or suitable plastic, such as polycarbonate, to form a grating 30 on its optical surfaces. The grating 30 is formed on the exit surface of the DOE 26 away from the source of radiation 22 and the beam 24 enters the DOE 26 through the entry surface 32. The DOE 26 further includes a side surface including side surface segments 34,36. (The other side surface segments are not shown in this figure.) The plurality of side surface segments together constitute the side surface of the DOE 26, but, for example, the circular DOE will have a side surface comprising only one segment In the illustration of FIG. 1, the dimensions (width and height) of the DOE 26, as well as the period and amplitude of the grating 30 are not the same scale.

DOE(26)는 빔(24)으로부터 0차 및 1차 회절(37)을 포함하는 패턴을 생성하며, 이는 그레이팅(30)으로부터 DOE(26)를 빠져나간다. 다른 실시예들에서, 다른 차수의 회절, 예컨대, 2차원 회절 패턴들을 포함하는 패턴들이 생성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 앞서 언급된 바와 같이, DOE(26)는 진입 표면(32) 또는 하나 이상의 내부 광학 표면들(미도시) 상에 형성된 하나 이상의 그레이팅들을 포함할 수 있다. 그레이팅들은, 예를 들어, 본 명세서에 참조로서 포함된, 미국 특허 제8,384,997호에 기재된 바와 같이, 스폿들의 패턴의 다수의, 인접한 인스턴스들을 생성하도록 구성될 수 있다. 그러한 패턴들은 미국 특허 제8,384,997호, 및 위에 언급된 미국 특허 제8,492,696호에 기재된 바와 같이 3D 맵핑(이미징 조립체와 연관되어)에 특히 유용하다.The DOE 26 produces a pattern that includes a zero order and a first order diffraction 37 from the beam 24, which exits the DOE 26 from the grating 30. In other embodiments, patterns of other orders of diffraction, e.g., including two-dimensional diffraction patterns, may be generated. Alternatively or additionally, as noted above, DOE 26 may include one or more gratings formed on entry surface 32 or on one or more inner optical surfaces (not shown). The gratings can be configured to create multiple, contiguous instances of a pattern of spots, for example, as described in U.S. Patent No. 8,384,997, which is incorporated herein by reference. Such patterns are particularly useful for 3D mapping (associated with imaging assemblies) as described in U.S. Patent No. 8,384,997, and U.S. Patent No. 8,492,696, mentioned above.

DOE(26)의 결함들은 이차 방사선원(38), 예를 들어 LED 또는 레이저 다이오드, 및 하나 이상의 방사선 검출기들(40), 예를 들어 포토다이오드들을 이용하여 모니터링된다. 이차 방사선원(38)과 방사선 검출기들(40)은 둘 모두 제어기(42)에 연결된다. 제어기(42)는 또한 일차 방사선원(22)에 연결된다.Defects in the DOE 26 are monitored using a secondary radiation source 38, such as an LED or laser diode, and one or more radiation detectors 40, e.g., photodiodes. Both the secondary radiation source 38 and the radiation detectors 40 are connected to the controller 42. The controller 42 is also connected to the primary radiation source 22.

오직 단일 방사선원(38) 및 단일 방사선 검출기(40)가 도 1 및 도 2에 도시되지만, 본 발명의 대안적인 실시예들은 임의의 개수의 방사선원 및 검출기, 예컨대 1개, 2개, 3개, 4개 이상의 방사선 검출기들을 사용할 수 있다. 검출기들은 (도 1 및 도 2의 수직축을 따라) 다른 것 위에 장착되고/되거나 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, DOE의 측부 표면을 따라 분포될 수 있다. 그것들의 작은 크기로 인해, 이차 방사선원들(38) 및 방사선 검출기들(40)(또는 가능한 추가적인 방사선 검출기들)은 광학 프로젝터(20)의 크기에 단지 작은 영향만을 줄 것이다. 일부 실시예들에서, 이차 방사선원(38)의 방출 스펙트럼은 일차 방사선원(22)의 방출 스펙트럼과 별개로 선택되어서, ― 적합한 스펙트럼 필터링을 채용함으로써 ― 광학 프로젝터(20)의 기능에 제2 방사선의 어떠한 영향도 줄 수 없도록 한다.Although only a single radiation source 38 and a single radiation detector 40 are shown in Figures 1 and 2, alternative embodiments of the present invention include any number of radiation sources and detectors, e.g., 1, 2, 3, 4 More than two radiation detectors can be used. The detectors may be mounted on top of one another (along the vertical axis of FIGS. 1 and 2) and / or distributed along the side surfaces of the DOE, as shown in FIGS. 3-5. Due to their small size, secondary radiation sources 38 and radiation detectors 40 (or possible additional radiation detectors) will have only a small impact on the size of the optical projector 20. In some embodiments, the emission spectrum of the secondary radiation source 38 is selected independently of the emission spectrum of the primary radiation source 22, such that by employing the appropriate spectral filtering, Do not influence it.

일차 방사선원(22)과 이차 방사선원(38)이 완전히 서로 독립적이기 때문에, 이차 방사선원(38)은 일차 방사선원(22)이 꺼진 동안 DOE(26)를 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 이 동작 모드가 휴대용 디바이스에서 전력을 아끼는 데 유리하다. 또한 이를 통해, 특히, 예를 들어, 광학 프로젝터(20)에 대한 기계적 충격과 같은 유해 사건 후에 제1 방사선의 존재 없이 DOE(26)를 모니터링할 수 있다.Because the primary radiation source 22 and the secondary radiation source 38 are completely independent of each other, the secondary radiation source 38 can be used to monitor the DOE 26 while the primary radiation source 22 is turned off. This mode of operation is advantageous for saving power in portable devices. This also allows the DOE 26 to be monitored, particularly in the absence of the first radiation after a harmful event such as mechanical impact on the optical projector 20, for example.

이차 방사선원(38)은 측부 표면 세그먼트(34) 상에 위치설정되어 제2 방사선(44)을 측부 표면 세그먼트(34)를 통해 DOE(26) 안으로 방출하도록 한다. DOE(26)에 진입한 제2 방사선(44)이 전형적으로 연속적 또는 이산적 각도의 스펙트럼과 같은 여러 방향의 광선을 포함하지만, 명료함을 위해, 제2 방사선(44)은 단일 광선을 이용하는 것으로 도시된다. 제2 방사선(44)의 방향은 또한 이차 방사선원(38)의 적합한 선택 및 그것의 방사선 패턴의 배향에 의해, 내부 전반사에 의해 진입 표면(32)으로부터 반사되도록 구성된다. 예를 들어, 굴절률 n = 1.57의 폴리카보네이트 기판에서, 내부 전반사를 위한 최소각도는 39.5°이고, 따라서 진입 표면(32) 상의 입사각이 39.5°를 넘는 제2 방사선(44)은 내부 전반사의 조건을 충족시킨다.The secondary radiation source 38 is positioned on the side surface segment 34 to cause the second radiation 44 to emerge through the side surface segment 34 into the DOE 26. Although the second radiation 44 entering the DOE 26 typically includes light rays in various directions, such as a spectrum of continuous or discrete angles, for clarity, the second radiation 44 uses a single ray Respectively. The orientation of the second radiation 44 is also configured to be reflected from the entry surface 32 by total internal reflection, by proper selection of the secondary radiation source 38 and its radiation pattern orientation. For example, in a polycarbonate substrate with a refractive index n = 1.57, the minimum angle for total internal reflection is 39.5 DEG, and thus the second radiation 44, whose incident angle on the entry surface 32 exceeds 39.5 DEG, .

측부 표면(36)을 향해 DOE(26)를 가로지르는 제2 방사선(44)의 전파는 다발적인 내부 전반사와 회절의 조합을 통해 일어난다. 이는 제2 방사선(44)(실선)을 나타내는 화살표를 따라 감으로써 관찰자에게 더 명확해질 것이다. 제2 방사선(44)이 진입 표면(32)에 충돌하는 각각의 지점에서, 그것은 내부 전반사에 의해 반사된다. 제2 방사선(44)이 그레이팅(30) 상에 충돌하는 각각의 지점에서, 그것의 일부는 점선으로 도시된 더 높은(0 아님) 차수로 회절하는 반면, 제2 방사선(44)의 잔여 부분은 내부 전반사에 의해 반사된다(회절된 0차와 동등함). 회절된 더 높은 차수들은 다시 진입 표면(32)으로부터 내부 전반사에 의해 반사된다. 이러한 회절 및 내부 전반사의 프로세스는 반사 및 회절된 제2 방사선(44)이 측부 표면 세그먼트(36)에 충돌할 때까지 제2 방사선(44)이 그레이팅(30) 및 진입 표면(32)을 탐색하며, DOE(26)의 폭에 걸쳐 계속된다.Propagation of the second radiation 44 across the DOE 26 towards the side surface 36 occurs through a combination of multiple total internal reflection and diffraction. This will become more apparent to the observer by rolling along the arrow indicating the second radiation 44 (solid line). At each point where the second radiation 44 impinges on the entry surface 32, it is reflected by the total internal reflection. At each point where the second radiation 44 impinges on the grating 30, some of it diffracts to the higher (not 0) order shown by the dashed line, while the remainder of the second radiation 44 Is reflected by total internal reflection (equivalent to diffracted zeroth order). The diffracted higher orders are again reflected by the total internal reflection from the entry surface 32. The process of this diffraction and total internal reflection will cause the second radiation 44 to search the grating 30 and the entry surface 32 until the reflected and diffracted second radiation 44 impinges on the side surface segment 36 , And continues over the width of the DOE 26.

이차 방사선원(38)의 측부 표면 세그먼트(34) 안으로의 거리 및 결합은 그레이팅(30) 상에 제2 방사선(44)에 의해 균일한 조명을 제공하도록 최적화될 수 있다. 최적화는 추가로 DOE(26) 내에서 전파되는 회절 모드에 대하여 그레이팅(30)으로부터 높은 내부 회절 효율을 달성하고, 내부적으로 전반사되지 않는, 즉 DOE(26)를 "빠져나갈" 회절 모드에 대하여 낮은 회절 효율을 달성하도록 사용될 수 있다.The distance and coupling of the secondary radiation source 38 into the side surface segment 34 can be optimized to provide uniform illumination by the second radiation 44 on the grating 30. [ The optimization further achieves a high internal diffraction efficiency from the grating 30 for the diffraction mode propagating in the DOE 26 and is low for a diffraction mode that is not internally totalized, i.e., "escapes" Can be used to achieve diffraction efficiency.

전형적으로, 측부 표면 세그먼트(36)는 투명하고 DOE(26)의 광학 표면들에 수직하여, 제2 방사선(44)이 측부 표면을 통해 빠져나가도록 한다. 대안적으로, 반사 및 회절된 제2 방사선(44)은 광학 표면들에 평행하지 않은 임의의 적합한 각도로 배향된 광전송 측부 표면을 통해 빠져나갈 수 있다.Typically, the side surface segments 36 are transparent and perpendicular to the optical surfaces of the DOE 26, causing the second radiation 44 to escape through the side surfaces. Alternatively, the reflected and diffracted second radiation 44 may escape through a light transmitting side surface oriented at any suitable angle that is not parallel to the optical surfaces.

방사선 검출기들(40)은 측부 표면 세그먼트(36)를 통해 DOE(26)를 빠져나가는 제2 방사선(44)의 각 부분들을 수신 및 감지한다. 도시된 실시예에서, 방사선 검출기들(40)의 전방 표면들은 DOE(26)의 측부 표면 세그먼트(36)와 접촉하도록 고정된다. 둘 이상의 방사선 검출기를 사용함으로써, 측부 표면에서 제2 방사선(44)의 공간적 프로파일을 감지하고, DOE(26)를 모니터링하기 위해 공간적 프로파일 내의 추가적인 정보를 활용할 수 있다. 둘 이상의 방사선 검출기는 또한 검출기들로부터 신호들의 상이한 감지를 가능하게 한다. 이는, 결과적으로, 공통-모드 제2 방사선원(38)의 전력 변동과 같은 신호들의 변화에 대한 감지의 민감성, 및 제2 방사선원(38)과 방사선 검출기들(40)의 사소한 정렬 오류에 대한 민감성을 감소시킨다.The radiation detectors 40 receive and sense the respective portions of the second radiation 44 exiting the DOE 26 through the side surface segments 36. In the illustrated embodiment, the front surfaces of the radiation detectors 40 are secured to contact the side surface segments 36 of the DOE 26. By using two or more radiation detectors, additional information within the spatial profile can be utilized to sense the spatial profile of the second radiation 44 at the side surface and monitor the DOE 26. The two or more radiation detectors also enable different sensing of the signals from the detectors. This results in a sensitivity to sensitivity to changes in signals such as power fluctuations in the common-mode second radiation source 38 and sensitivity to minor alignment errors in the second radiation source 38 and the radiation detectors 40 .

제어기(42)는 그레이팅(30)의 효율을 나타내는 방사선 검출기들(40)로부터의 신호들을 모니터링한다. 그레이팅(30)이 열화되거나 또는 완전히 망가지면, 반사 및 회절된 제2 방사선(44)의 세기들이 영향을 받게 될 것이고, 방사선 검출기들(40)에 의해 출력되는 신호들이 그에 따라 변하게 될 것이다.The controller 42 monitors the signals from the radiation detectors 40 indicating the efficiency of the grating 30. If the grating 30 deteriorates or is completely broken, the intensities of the reflected and diffracted second radiation 44 will be affected and the signals output by the radiation detectors 40 will change accordingly.

신호가 소정의 허용된 범위 밖에 있는 경우, 특히 신호가 소정 임계치보다 많이 변하는 경우 - 사전정의된 최소 레벨 밑으로 떨어지거나 또는 사전정의된 최대치를 초과하는 경우 - 제어기(42)는 일차 방사선원(22)의 동작을 제한할 것이고, 간단히 일차 방사선원 전체를 끌 수 있다. 이러한 방식으로, 제어기(42)는 간접적으로 제1 방사선으로부터, 그레이팅 효율이 떨어짐에 따라 더 강해지는, 0차 회절의 세기를 모니터링하고, 이러한 모니터링에 의해, 회절된 차수들(37) 간의 그것의 정상적인 균형을 벗어난 광학 프로젝터(20)의 동작을 방지할 수 있다. 위의 기능들을 수행하기 위하여, 제어기(42)는, 예를 들어, 내장된 마이크로제어기 또는 광학 프로젝터(20)와 통합될 수 있는 단순한 임계 감지 로직 디바이스를 포함할 수 있다. 대안적으로, 제어기(42)의 기능들은 마이크로프로세서에 의해 수행될 수 있으며, 이는 또한 광학 프로젝터(20)가 통합된 시스템에서 다른 기능들을 수행한다.If the signal is outside of a predetermined acceptable range, especially if the signal varies by more than a predetermined threshold - if it falls below a predefined minimum level or exceeds a predefined maximum - the controller 42 controls the primary radiation source 22, And the entire primary radiation source can be simply turned off. In this way, the controller 42 indirectly monitors the intensity of the 0th order diffraction, which is stronger as the grating efficiency decreases, from the first radiation, and by this monitoring, the intensity of its diffracted orders 37 It is possible to prevent the operation of the optical projector 20 out of the normal balance. In order to perform the above functions, the controller 42 may include, for example, a simple threshold sensing logic device that may be integrated with an embedded microcontroller or optical projector 20, for example. Alternatively, the functions of the controller 42 may be performed by a microprocessor, which also performs other functions in the system in which the optical projector 20 is integrated.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학 프로젝터(20)의 개략적 측면도이고, 그레이팅(30)의 피리어드(46)를 제거한 효과를 보여준다(그레이팅(30)의 국부적인 삭제를 모방함). 피리어드(46)의 국부적인 삭제로 인해, 그 위치에서 제2 방사선(44)의 회절이 일어나지 않는다. 이러한 회절의 결손은 도 1에 비교하여 측부 표면(36)에서 회절되지 않은 제2 방사선(44)과 회절된 제2 방사선(44) 사이의 균형을 변경시켜, 결과적으로 방사선 검출기들(40)로부터의 신호들 사이의 균형을 변경시킨다. 이러한 변화된 균형은 제어기(42)에 의해 검출될 것이고, 변경이 주어진 한계를 초과하는 경우에, 제어기(42)로 하여금 일차 방사선원(22)의 동작을 제한하게 할 수 있다.2 is a schematic side view of an optical projector 20 according to an embodiment of the present invention showing the effect of removing the period 46 of the grating 30 (mimicking a local erasure of the grating 30). Due to the local deletion of the period 46, the diffraction of the second radiation 44 at that location does not occur. The lack of this diffraction may result in a change in the balance between the second radiation 44 not diffracted at the side surface 36 and the second radiation 44 diffracted compared to Figure 1, Lt; / RTI > This altered balance will be detected by the controller 42 and may cause the controller 42 to limit the operation of the primary radiation source 22 if the change exceeds a given limit.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 모니터를 구비한 DOE(26)의 개략적 평면도이다. DOE(26)는 기판(28)의 상부 상의 그레이팅(30), 진입 표면(32)(이 도면에 도시되지 않음), 및 4개의 측부 표면 세그먼트들을 포함하며, 이들중 본 설명에 관련된 것들은 세그먼트들(34, 36)이다. 도 1 및 도 2에서와 같이, 이차 방사선원(38) 및 방사선 검출기들(40)은 측부 표면 세그먼트들(34, 36)에, 각각 부착된다. 도 3에 도시된 도면에서, 그러나, 측부 표면 세그먼트(36)의 길이 방향을 따라 배열된 별개의 방사선 검출기들(40a 내지 40c)이 도시되는데, 방사선 검출기(40b)는 측부 표면 세그먼트(36)의 중간에 위치되고 남은 두 검출기들은 기판(28)의 코너를 향해, 대칭적으로 방사선 검출기(40b)에 대하여 대칭적으로 위치한다. 제어기(42)는 이차 방사선원(38), 방사선 검출기들(40a 내지 40c), 및 일차 방사선원(22)(미도시)에 연결된다.3 is a schematic plan view of a DOE 26 with a beam monitor according to another embodiment of the present invention. The DOE 26 includes a grating 30 on the top of the substrate 28, an entry surface 32 (not shown in this figure), and four side surface segments, (34, 36). As in Figures 1 and 2, a secondary radiation source 38 and radiation detectors 40 are attached to the side surface segments 34, 36, respectively. 3, separate radiation detectors 40a-40c arranged along the length of the side surface segment 36 are shown, however, the radiation detector 40b is located on the side of the side surface segment 36 The two intermediate detectors and the remaining detectors are symmetrically positioned symmetrically with respect to the radiation detector 40b, towards the corners of the substrate 28. The controller 42 is connected to the secondary radiation source 38, the radiation detectors 40a to 40c, and the primary radiation source 22 (not shown).

도 3에서, 예로서, 검출기들(40a 내지 40c)은 방사선원(38)에 대하여 대칭적으로 위치설정되고 세그먼트(36)의 중간 및 코너들에 위치설정된다. 이러한 특징부들 중 어느 것도 필수가 아니며, 오히려, 광원(38) 및 검출기들(40)은 다양한 상이한 위치들에 적절한 임의의 방식으로 배치될 수 있다. 추가적으로, 각각의 검출기는 이론적으로 DOE(26)의 모든 부분으로부터의 광을 샘플링하지만, 주어진 검출기(40)는 광원(38)과 검출기 사이의 광학 경로를 따라 또는 그에 가깝게 발생하는 결함들에 더 민감할 것이다. 향상된 검출을 위하여, 소정 개수의 검출기들을 갖고/갖거나 검출기들이 하나 이상의 측부 표면들의 소정 백분율의 측방향 영역을 차지하도록 하는 것이 바람직할 수 있다.In Figure 3, by way of example, the detectors 40a-40c are positioned symmetrically with respect to the source 38 and positioned at the middle and corners of the segment 36. [ None of these features are essential, but rather, the light source 38 and the detectors 40 may be arranged in any suitable manner at a variety of different locations. Additionally, each detector theoretically samples light from all parts of the DOE 26, but a given detector 40 is more sensitive to defects that occur along or near the optical path between the light source 38 and the detector something to do. For improved detection, it may be desirable to have / have a certain number of detectors or to allow the detectors to occupy a certain percentage of the lateral area of one or more of the side surfaces.

도 3의 방사선원(38)은 DOE의 폭의 서브세트만을 차지하며, 이는 가능성있게 그레이팅에 걸쳐 불균일한 방사선 투과를 야기할 수 있다. 일부 경우들에서, 방사선원의 폭이 적어도 그레이팅의 폭이 되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 경우들에서, 다수의 개별적으로 어드레스가능한 방사선원들을 갖는 것이 바람직할 수 있다.The radiation source 38 of FIG. 3 occupies only a subset of the DOE's width, which may possibly cause non-uniform radiation transmission across the grating. In some cases, it may be desirable to have the width of the source be at least the width of the grating. In other cases, it may be desirable to have multiple individually addressable radiation sources.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이러한 후자 종류의 빔 모니터를 구비한 DOE(26)의 개략적 평면도이다. 이 실시예에서 다수의 방사선원들(38a 내지 38c)은 동시에 또는 순차적으로 조명될 수 있다. 3개의 광원을 구비한 본 예에서, 방사선원(38a)을 활성화시킴으로써 DOE(26)의 좌측에서 결함들의 검출을 용이하게 하도록 도울 수 있고; 방사선원(38b)을 활성화시킴으로써 DOE의 중간 부분에서의 검출 등을 용이하게 할 수 있다. (그러나, 다른 쪽의 광원이 활성화되어 있는 동안 DOE의 한 면에서 결함들을 검출하는 것이 또한 가능할 수 있다는 것이 이해할 것이다.)4 is a schematic plan view of DOE 26 with this latter type of beam monitor according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the plurality of radiation sources 38a to 38c can be illuminated simultaneously or sequentially. In this example with three light sources, it can help to facilitate detection of defects on the left side of the DOE 26 by activating the radiation source 38a; By activating the radiation source 38b, detection in the middle portion of the DOE can be facilitated. (However, it will be appreciated that it may also be possible to detect defects on one side of the DOE while the other light source is active.)

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예의 빔 모니터를 구비한 DOE(26)의 개략적 평면도이고, 검출기들(40)은 DOE의 측부 표면(36)의 다수의 상이한 세그먼트들 상에 위치설정된다. 이러한 접근법은 검출기 배치에 따라, 그레이팅들의 사이한 부분들 상에서 결함들을 검출하는 감도를 증가시킬 수 있다. 이 도면에서 DOE(26)의 3면의 세그먼트들 상에 위치설정되어 있는 것으로 도시되지만, 검출기들(40)은 대안적으로 두 면, 또는 그 이상의 면 상에 (DOE가 얼마나 많은 측부 표면 세그먼트들을 갖는지에 따라) 위치설정될 수 있다.5 is a schematic plan view of a DOE 26 with a beam monitor of another embodiment of the present invention and the detectors 40 are positioned on a number of different segments of the side surface 36 of the DOE. This approach may increase the sensitivity of detecting defects on portions of the gratings, depending on the detector placement. Although detectors 40 are shown as being positioned on three sides of the DOE 26 in this figure, the detectors 40 may alternatively be arranged on two or more sides (how many side surface segments As shown in FIG.

다른 실시예들에서(도면들에 도시되지 않았지만), DOE(26)는 다수의 측부 표면 세그먼트들 상에 방출기를 가지며 다수의 측부 표면 세그먼트들 상에 검출기들을 가질 수 있다. 각각의 표면 세그먼트는 단지 방출기들만을 갖거나 또는 단지 검출기들만을 가질 수 있으며, 이는 위에 도시된 실시예들에 도시된 바와 같다. 대안적으로, 하나 이상의 표면들에는 방출기들 및 검출기들이 대칭적 또는 비대칭적 배열로 위치설정될 수 있다. (본 명세서에서 방출기들 및 검출기들을 측부 표면 세그먼트 "상에" 배치하는 것에 관한 지칭들은 방출기들이 방사선을 전송하고 검출기들은 측부 표면으로부터 방사선을 수광하지만, 측부 표면과 직접 물리적으로 접촉해야하는 것은 아니라는 것을 이해되어야 한다.)In other embodiments (not shown in the figures), DOE 26 may have emitters on a plurality of side surface segments and detectors on a plurality of side surface segments. Each surface segment may have only emitters or only detectors, as shown in the embodiments shown above. Alternatively, emitters and detectors may be positioned in symmetrical or asymmetrical arrangements on one or more surfaces. (It should be understood that the designations herein for placing emitters and detectors on "on " the side surface segments are understood to mean that the emitters transmit radiation and the detectors receive radiation from the side surface, Should be.)

본 발명의 일부 실시예들에서(도면들에 도시되지 않음), 이차 방사선원들 및 검출기들은, 위에 기재된 바와 같이, 위에 언급된 미국 특허 출원 공개 제2009/0185274호에 도시된 배열들과 같이, 다중 적층된 DOE들에 적용된다. 그러한 실시예들에서, 각각의 개별적인 DOE에 대하여 이차 방사선원들 및 검출기들을 구비한 별개의 시험 장치가 있을 수 있다. 일부 경우들에서, 하나의 DOE에 대한 이차 방사선원은 다른 DOE에 대한 이차 방사선원과 동일한 방출 스펙트럼을 가질 수 있거나, 또는 상이한 방출 스펙트럼을 가질 수 있다. 이러한 경우들 중 일부에서, DOE들은 시간-다중화 방식으로 확인될 수 있다(예컨대, 두 DOE 간의 크로스토크를 감소시키기 위함). 다른 경우들에서, DOE들은 동시에 확인될 수 있다. 예를 들어, 방사선원들이 상이한 방출 스펙트럼을 갖는 경우들에서, 하나의 DOE에 대한 검출기들은 다른 DOE의 스펙트럼 밖에 있는 소정 파장에 대해 선택적으로 민감할 수 있고 (예컨대, 필터를 통해), 그 반대일 수 있다. 방사선원들 및 검출기들은 두 DOE의 동일한 측면 상에 위치설정될 수 있거나, 또는 그것들은 상이한 검출 배열에 임의의 적절한 상대적인 배향으로 위치될 수 있다.In some embodiments of the present invention (not shown in the figures), the secondary radiation sources and detectors may be configured to detect multiple radiation sources and detectors, such as the arrangements shown in above-mentioned U.S. Patent Application Publication No. 2009/0185274, Applied to stacked DOEs. In such embodiments, there may be a separate test apparatus with secondary radiation sources and detectors for each individual DOE. In some cases, the secondary radiation source for one DOE may have the same emission spectrum as the secondary radiation source for the other DOE, or it may have a different emission spectrum. In some of these cases, the DOEs can be identified in a time-multiplex manner (e.g., to reduce crosstalk between the two DOEs). In other cases, DOEs can be identified at the same time. For example, in cases where the radiation sources have different emission spectra, the detectors for one DOE may be selectively sensitive (e.g., through a filter) to a predetermined wavelength outside the spectrum of the other DOE, and vice versa have. The radiation sources and detectors may be positioned on the same side of the two DOEs, or they may be positioned in any suitable relative orientation to different detection arrangements.

전술된 실시예들은 예로서 인용되어 있고 본 발명은 이상의 본 명세서에서 특히 도시되고 기술된 것으로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 오히려, 본 발명의 범주는 이상의 본 명세서에서 기술된 다양한 특징부들의 조합들 및 하위조합들 모두를 포함할 뿐만 아니라, 전술된 설명을 읽을 때 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 생각이 떠오를 것이고 종래 기술에서 개시되지 않은 변형들 및 변경들도 포함한다.It is to be understood that the above-described embodiments are cited as examples and that the present invention is not limited to what has been particularly shown and described hereinabove. Rather, the scope of the present invention includes both combinations and subcombinations of the various features described hereinabove, as well as other features and advantages of the present invention, But also includes variations and modifications not described in the prior art.

Claims (18)

광학 장치로서,
회절 광학 소자(DOE) - 상기 회절 광학 소자는:
적어도 하나의 광학 표면;
측부 표면- 상기 측부 표면은 상기 DOE의 상기 적어도 하나의 광학 표면에 평행하지 않음 -; 및
그레이팅 - 상기 그레이팅은 상기 적어도 하나의 광학 표면 상에 형성되어 상기 그레이팅 상에 입사되는 일차 방사선원으로부터의 제1 방사선을 수광하고 회절시키도록 함 -; 을 포함함 -;
적어도 하나의 이차 방사선원 - 상기 적어도 하나의 이차 방사선원은 제2 방사선을 측부 표면 상의 제1 위치 상에 충돌하도록 지향시켜, 제2 방사선의 적어도 일부로 하여금 상기 그레이팅으로부터 내부적으로 회절하면서 상기 DOE 내에 전파되고 측부 표면 상의 적어도 하나의 제2 위치를 통해 빠져나가게 하도록 구성됨 -; 및
상기 적어도 하나의 제2 위치에 근접하에 위치설정되어 상기 측부 표면을 빠져나간 상기 제2 방사선을 수광하고 상기 제2 방사선의 세기를 감지하도록 하는 적어도 하나의 방사선 검출기를 포함하는, 광학 장치.As an optical device,
Diffraction optical element (DOE) - said diffractive optical element comprises:
At least one optical surface;
A side surface, the side surface not parallel to the at least one optical surface of the DOE; And
Grating, said grating being formed on said at least one optical surface to receive and diffract a first radiation from a primary radiation source incident on said grating; ≪ / RTI >
The at least one secondary radiation source directing the second radiation to impinge on a first location on a side surface such that at least a portion of the second radiation propagates within the DOE while diffracting internally from the grating, To exit through at least one second location on the surface; And
And at least one radiation detector positioned proximate said at least one second position to receive said second radiation exiting said side surface and to sense the intensity of said second radiation. 제1항에 있어서, 측부 표면은 상기 DOE의 상기 적어도 하나의 광학 표면에 수직인, 광학 장치.The optical device of claim 1, wherein the side surface is perpendicular to the at least one optical surface of the DOE. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 방사선 검출기는 상기 DOE의 상기 측부 표면과 접촉하는 전방 표면을 포함하는, 광학 장치.The optical device of claim 1, wherein the at least one radiation detector comprises a front surface in contact with the side surface of the DOE. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측부 표면을 빠져나간 상기 제2 방사선의 상기 세기를 나타내는 상기 적어도 하나의 방사선 검출기로부터 적어도 하나의 신호를 수신하고, 상기 적어도 하나의 신호에 응답하여 DOE의 성능을 모니터링하도록 결합된 제어기를 포함하는, 광학 장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising: receiving at least one signal from the at least one radiation detector indicative of the intensity of the second radiation exiting the side surface, And a controller coupled to monitor the performance of the DOE in response. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 방사선 검출기는 적어도 제1 방사선 검출기 및 제2 방사선 검출기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 제1 방사선 검출기 및 상기 제2 방사선 검출기로부터 각각 제1 신호 및 제2 신호를 수신하도록 결합되고, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호 사이의 차이에 응답하여 상기 성능을 모니터링하도록 구성된, 광학장치.5. The apparatus of claim 4, wherein the at least one radiation detector comprises at least a first radiation detector and a second radiation detector, wherein the controller is configured to generate a first signal and a second signal from the first radiation detector and the second radiation detector, And to monitor the performance in response to a difference between the first signal and the second signal. 제4항에 있어서, 상기 제1 방사선을 상기 DOE의 상기 적어도 하나의 광학 표면을 향해 지향시키도록 구성된 상기 일차 방사선원을 포함하고, 상기 제어기는 상기 모니터링되는 성능에 응답하여 상기 일차 방사선원의 동작을 제어하도록 결합된, 광학 장치.5. The apparatus of claim 4, further comprising: the primary radiation source configured to direct the first radiation toward the at least one optical surface of the DOE, wherein the controller is configured to control the operation of the primary radiation source in response to the monitored performance The optical device. 제6항에 있어서, 제어기는 상기 적어도 하나의 신호가 사전정의된 범위 밖에 있을 때 상기 일차 방사선원의 상기 동작을 제지하도록 구성된, 광학 장치.7. The apparatus of claim 6, wherein the controller is configured to inhibit the operation of the primary radiation source when the at least one signal is outside a predefined range. 제7항에 있어서, 상기 그레이팅은 상기 제1 방사선을 다중 차수의 회절로 지향시키도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 신호의 변화는 0차의 상기 회절의 세기의 증가를 나타내고, 상기 제어기는 상기 변화가 사전정의된 임계치를 초과할 때 상기 일차 방사선원의 상기 동작을 제지하도록 구성된, 광학 장치.8. The method of claim 7, wherein the grating is configured to direct the first radiation into a multi-order diffraction, wherein a change in the at least one signal represents an increase in intensity of the diffraction of the zeroth order, Is configured to inhibit the operation of the primary radiation source when the radiation dose exceeds a predefined threshold. 제6항에 있어서, 상기 일차 방사선원 및 상기 적어도 하나의 이차 방사선원은 상기 제1 방사선 및 상기 제2 방사선을 각각 상이한, 각자의 파장에서 방출하도록 구성된, 광학 장치.7. The apparatus of claim 6, wherein the primary radiation source and the at least one secondary radiation source are configured to emit the first radiation and the second radiation, respectively, at different wavelengths. 광학적 방법으로서,
그레이팅이 그 위에 형성되는 적어도 하나의 광학 표면 및 상기 적어도 하나의 광학 표면에 평행하지 않은 측부 표면을 갖는 회절 광학 소자(DOE)를 상기 그레이팅 상에 입사하는 제1 방사선을 수광 및 회절시키도록 위치설정하는 단계;
제2 방사선을 측부 표면 상의 제1 위치 상에 충돌하도록 지향시켜, 제2 방사선의 적어도 일부로 하여금 상기 그레이팅으로부터 내부적으로 회절하면서 상기 DOE 내에 전파되고 측부 표면 상의 적어도 하나의 제2 위치를 통해 빠져나가게 하도록 하는 단계; 및
상기 DOE를 모니터링하기 위하여 상기 측부 표면을 통해 빠져나간 제2 방사선을 수광하고 상기 제2 방사선의 세기를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.As an optical method,
(DOE) having at least one optical surface on which a grating is formed and a side surface that is not parallel to said at least one optical surface is positioned and positioned to receive and diffract a first radiation incident on the grating ;
Directing a second radiation to impinge on a first location on a side surface such that at least a portion of the second radiation diffuses internally from the grating to propagate through the DOE and exit through at least one second location on the side surface ; And
Receiving a second radiation exiting through the side surface to monitor the DOE and sensing the intensity of the second radiation. 제10항에 있어서, 상기 측부 표면은 상기 DOE의 상기 적어도 하나의 광학 표면에 수직인, 방법.11. The method of claim 10, wherein the side surface is perpendicular to the at least one optical surface of the DOE. 제10항에 있어서, 상기 수광하고 세기를 감지하는 단계는 상기 DOE의 측부 표면과 접촉하는 전방 표면을 갖는 방사선 검출기를 이용하여 상기 세기를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.11. The method of claim 10, wherein said sensing and intensity sensing comprises sensing said intensity using a radiation detector having a front surface in contact with a side surface of said DOE. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수광하고 세기를 감지하는 단계는 측부 표면을 빠져나간 제2 방사선의 세기를 나타내는 적어도 하나의 신호에 응답하여 DOE의 성능을 모니터링하는 단계를 포함하는, 방법.13. The method of any one of claims 10 to 12, wherein said sensing and intensity sensing comprises monitoring the performance of the DOE in response to at least one signal indicative of the intensity of a second radiation exiting the side surface / RTI > 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 신호는 적어도 제1 신호 및 제2 신호를 포함하고, 상기 DOE의 성능을 모니터링하는 단계는 상기 제1 신호와 상기 제2 신호 사이의 차이에 응답하여 상기 성능을 모니터링하는 단계를 포함하는, 방법.14. The method of claim 13, wherein the at least one signal comprises at least a first signal and a second signal, and wherein monitoring the performance of the DOE comprises comparing the performance / RTI > 제13항에 있어서, 일차 방사선원으로부터의 상기 제1 방사선을 상기 DOE의 상기 적어도 하나의 광학 표면을 향해 지향시키는 단계를 포함하고, 상기 모니터링되는 성능에 응답하여 상기 일차 방사선원의 동작을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.14. The method of claim 13, comprising directing the first radiation from a primary radiation source toward the at least one optical surface of the DOE, and controlling the operation of the primary radiation source in response to the monitored performance / RTI > 제15항에 있어서, 상기 일차 방사선원의 동작을 제어하는 단계는 상기 적어도 하나의 신호가 사전정의된 범위 밖에 있을 때 상기 동작을 제지하는 단계를 포함하는, 방법.16. The method of claim 15, wherein controlling the operation of the primary radiation source comprises restraining the operation when the at least one signal is outside a predefined range. 제16항에 있어서, 상기 그레이팅은 상기 제1 방사선을 다중 차수의 회절로 지향시키도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 신호의 변화는 0차의 상기 회절의 세기의 증가를 나타내고, 상기 일차 방사선원의 동작을 제어하는 단계는 상기 변화가 사전정의된 임계치를 초과할 때 상기 동작을 제지하는 단계를 포함하는, 방법.17. The method of claim 16, wherein the grating is configured to direct the first radiation into a multi-order diffraction, wherein a change in the at least one signal represents an increase in the intensity of the diffraction of the zeroth order, Wherein said controlling comprises restricting said operation when said change exceeds a predefined threshold. 제15항에 있어서, 상기 제1 방사선 및 상기 제2 방사선은 상이한, 각자의 파장에서 방출된, 방법.16. The method of claim 15, wherein the first radiation and the second radiation are emitted at different, different wavelengths.
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